DE10252041B4

DE10252041B4 - Magnetically inductive flowmeter

Info

Publication number: DE10252041B4
Application number: DE2002152041
Authority: DE
Inventors: Finn Jensen; Soeren Nielsen
Original assignee: Siemens Flow Instruments AS
Current assignee: Siemens AB
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: DE10252041A1; WO2004042328A2; EP1558898B1; DE50306693D1; WO2004042328A3; EP1558898A2

Abstract

Magnetisch induktiver Durchflußmesser mit einem Meßrohr, einer Elektrodenanordnung mit Elektroden, die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Meßrohrs quer zu einer Durchflußrichtung durch das Meßrohr angeordnet sind, und einer Spulenanordnung mit mindestens einer Sattelspule, deren Achse quer zur Durchflußrichtung und quer zur Elektrodenanordnung verläuft und die vier Schenkel aufweist, von denen zwei erste Schenkel parallel zur Durchflußrichtung und zwei zweite Schenkel in Umfangsrichtung des Meßrohres verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem ersten Schenkel (8) und dem Meßrohr (2) jeweils ein magnetisch leitendes Element (12) angeordnet ist, das einen ersten Teil des magnetischen Flusses aufnimmt, wobei ein zweiter Teil des magnetischen Flusses aus einem von der Sattelspule (4) umgebenen Bereich am Element (12) vorbei tritt.Magnetic inductive flowmeter with a measuring tube, an electrode assembly having electrodes facing one another Sides of the measuring tube transverse to a flow direction through the measuring tube are arranged, and a coil assembly having at least one Saddle coil whose axis transverse to the flow direction and transverse to the electrode assembly runs and the four legs, of which two first legs parallel to the flow direction and two second legs in the circumferential direction of the measuring tube run, characterized in that between each first leg (8) and the measuring tube (2) each a magnetically conductive element (12) is arranged, which receives a first part of the magnetic flux, wherein a second part of the magnetic flux from one of the saddle coil (4) surrounded area passes the element (12) passes.

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetisch induktiven Durchflußmesser mit einem Meßrohr, einer Elektrodenanordnung mit Elektroden, die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Meßrohres quer zu einer Durchflußrichtung durch das Meßrohr angeordnet sind, und einer Spulenanordnung mit mindestens einer Sattelspule, deren Achse quer zur Durchflußrichtung und quer zur Elektrodenanordnung verläuft und die vier Schenkel aufweist, von denen zwei erste Schenkel parallel zur Durchflußrichtung und zwei zweite Schenkel in Umfangsrichtung des Meßrohres verlaufen.The The invention relates to a magnetic inductive flowmeter with a measuring tube, an electrode assembly having electrodes facing one another Sides of the measuring tube transverse to a flow direction through the measuring tube are arranged, and a coil assembly having at least one Saddle coil whose axis transverse to the flow direction and transverse to the electrode assembly extends and the four legs, of which two first legs parallel to the flow direction and two second legs in the circumferential direction of the measuring tube run.

Aus DE 35 01 768 C2 ist ein elektromagnetischer Durchflußmesser bekannt, der magnetisch induktiv wirkt und zwei von außen an ein Meßrohr ansetzbare Magnetpole mit einer Flachspule, einem Joch und einem Polschuh aufweist. Das Joch besteht dabei aus etwa zwei gleichen Blechformteilen, die mittig jeweils einen Kernabschnitt der Flachspulen tragen und an ihrem überlappenden Ende miteinander verbunden sind.Out DE 35 01 768 C2 An electromagnetic flowmeter is known which acts magnetically inductive and has two externally attachable to a measuring tube magnetic poles with a flat coil, a yoke and a pole piece. The yoke consists of about two identical sheet metal parts, which each carry a central core portion of the flat coils and are connected together at their overlapping end.

In JP 58155315 A und JP 58213215 A ist jeweils ein magnetisch induktiver Durchflußmesser angegeben, der Sattelspulen und magnetisch leitende Elemente aufweist, um mit Hilfe von gegenüber ausgerichteten Elektroden im Inneren eines Meßrohres den Durchfluß zu messen.In JP 58155315 A and JP 58213215 A in each case a magneto-inductive flow meter is indicated which has saddle coils and magnetically conductive elements in order to measure the flow with the aid of electrodes aligned in the interior of a measuring tube.

Ein sich bewegendes elektrisch leitfähiges Fluid, das das Meßrohr durchströmt, erzeugt eine Spannung zwischen den Elektroden der Elektrodenanordnung, wenn die Spulenanordnung ein Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld ist dabei senkrecht zur Durchströmungsrichtung gerichtet.One moving electrically conductive fluid, that the measuring tube flows through generates a voltage between the electrodes of the electrode assembly, when the coil assembly generates a magnetic field. The magnetic field is perpendicular to the flow direction directed.

Die Spannung wird senkrecht zur Durchströmungsrichtung und senkrecht zum Magnetfeld abgenommen. Die Spannung an der Elektrodenanordnung ist dann u.a. abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit, aus der wiederum auf die Durchflußmenge geschlossen werden kann.The Stress becomes perpendicular to the direction of flow and perpendicular taken to the magnetic field. The voltage across the electrode assembly is then u.a. dependent from the flow rate, from which in turn can be closed to the flow rate.

Für die Meßgenauigkeit eines derartigen Durchflußmessers ist es von einer gewissen Bedeutung, daß sich das Magnetfeld über die gesamte Querschnittsfläche des Meßrohres erstreckt. Eine Möglichkeit, um dies zu erreichen, ist die Verwendung eines Jochs oder Polschuhs. Die Spule erzeugt dann ein Magnetfeld, das durch den Polschuh verteilt wird und sich dann weitgehend gleichmäßig über den Querschnitt des Meßrohres erstreckt.For the measuring accuracy such a flow meter it is of some importance that the magnetic field is over the entire cross-sectional area of the measuring tube extends. A possibility, To achieve this is the use of a yoke or pole piece. The coil then generates a magnetic field which is distributed by the pole piece and then largely uniform over the cross section of the measuring tube extends.

Allerdings erfordern derartige Polschuhe einen gewissen Bauraum. In vielen Fällen verwendet man daher Sattelspulen, deren Form an die Form des Meßrohres angepaßt ist. In der Regel weist die Spulenanordnung dabei zwei Sattelspulen auf. von oben gesehen bilden die Sattelspulen im weitesten Sinn ein Viereck, von dem zwei Schenkel parallel zur Durchflußrichtung verlaufen. Die beiden anderen Schenkel folgen der Wölbung des Meßrohres. Diese Schenkel können auch einen Bogen oder einen Winkel in axialer Richtung aufweisen, so daß die Sattelspule in der Draufsicht einem Sechseck ähnelt, also wie ein Diamant aussieht. Auch mit derartigen Sattelspulen lassen sich weitgehend zufriedenstellende Ergebnisse erreichen.Indeed Such pole shoes require a certain amount of space. In many make Therefore, saddle coils are used whose shape conforms to the shape of the measuring tube customized is. As a rule, the coil arrangement has two saddle coils on. Seen from above, the saddle coils form in the widest sense Square, of which two legs parallel to the flow direction run. The other two thighs follow the vaulting of the Measuring tube. These thighs can also have an arc or an angle in the axial direction, So that the Saddle coil in plan view resembles a hexagon, so like a diamond looks. Even with such saddle coils can be largely achieve satisfactory results.

Probleme treten allerdings dann auf, wenn der Durchmesser des Meßrohres verkleinert werden soll. Insbesondere ab Durchmessern von beispielsweise unter 50 mm ergeben sich in erhöhtem Maße Meßfehler. Man führt dies darauf zurück, daß man die Sattelspulen nicht weit genug in Umfangsrichtung um das Meßrohr herum erstrecken kann. Die Elektroden der Elektrodenanordnung benötigen nämlich einen gewissen Bauraum. In der Regel weisen sie auch noch ein kleines Anschlußgehäuse auf. Die achsparallelen ersten Schenkel der Sattelspulen müssen diesen Bauraum freilassen. Dies hat zur Folge, daß sich das Magnetfeld nicht weit genug bis zu den Elektroden hin erstreckt. Dies führt, wie oben ausgeführt, zu Meßungenauigkeiten oder -fehlern.issues However, occur when the diameter of the measuring tube should be reduced. In particular from diameters of, for example Below 50 mm results in increased Dimensions measurement error. Man leads this back to that he the saddle coils not far enough in the circumferential direction around the measuring tube around can extend. Namely, the electrodes of the electrode assembly require some Space. As a rule, they also have a small connection housing. The paraxial first leg of the saddle coils have this Release space. This has the consequence that the magnetic field is not extends far enough to the electrodes. This leads, like stated above to measurement inaccuracies or errors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Meßgenauigkeit bei einem Meßrohr mit kleinerem Durchmesser zu verbessern.Of the Invention is the object of the measurement accuracy in a measuring tube with to improve smaller diameter.

Diese Aufgabe wird bei einem magnetisch induktiven Durchflußmesser der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zwischen jedem ersten Schenkel und dem Meßrohr jeweils ein magnetisch leitendes Element angeordnet ist, das einen ersten Teil des magnetischen Flusses aufnimmt, wobei ein zweiter Teil des magnetischen Flusses aus einem von der Sattelspule umgebenen Bereich am Element vorbei tritt.These Task is with a magnetic inductive flowmeter of the type mentioned solved in that between each first leg and the measuring tube in each case a magnetically conductive element is arranged, the one first part of the magnetic flux receives, with a second Part of the magnetic flux from one surrounded by the saddle coil Area passes by the element.

Mit dem magnetisch leitenden Element wird die Richtung des Magnetfeldes geändert und zwar in Richtung der Elektrode. Das Magnetfeld füllt dann den Querschnitt des Meßrohres besser aus. Das Meßsignal, das an der Elektrodenanordnung abgenommen werden kann, steigt dann, wie gewünscht, an. Allerdings erreicht man diese Verbesserung des Meßergebnisses dadurch, daß man nur einen Teil des magnetischen Flusses ablenkt. Der größte Teil des magnetischen Flusses in dem Bereich, der von der Sattelspule umgeben ist, bleibt nach wie vor ungestört, d.h. er kann sich ohne Beeinflussung durch einen Polschuh oder ein anderes flußverteilendes Element im Querschnitt des Meßrohres ausbreiten. Vorteilhaft ist dabei vor allem, daß sich unerwünschte Streuungen, die sich am Rand eines Polschuhs ergeben können, praktisch nicht ausbilden. Hinzu kommt, daß die Bauhöhe der Sattelspule durch das Hinzufügen des magnetisch leitfähigen Elements praktisch nicht nennenswert vergrößert wird. Das magnetisch leitende Element kann als relativ dünner Streifen ausgebildet sein, der in einen Spalt hineinpaßt, der zwischen der Sattelspule und dem Meßrohr in der Regel ohnehin vorhanden ist. Es ist vorzugsweise in dem Bereich in Axialrichtung des Meßrohres angeordnet, in dem auch die Elektroden angeordnet sind.With the magnetically conductive element, the direction of the magnetic field is changed in the direction of the electrode. The magnetic field then fills the cross section of the measuring tube better. The measurement signal that can be picked up at the electrode assembly then rises as desired. However, one achieves this improvement of the measurement result by deflecting only a portion of the magnetic flux. Most of the magnetic flux in the area surrounded by the saddle coil remains undisturbed, ie it can propagate in the cross-section of the measuring tube without being influenced by a pole piece or another flux-distributing element. It is advantageous, above all, that undesirable scattering, which can occur at the edge of a pole shoe, does not practically develop. In addition, the height of the saddle coil is practically not significantly increased by the addition of the magnetically conductive element. The magnetically conductive element may be formed as a relatively thin strip, which fits into a gap which is usually present between the saddle coil and the measuring tube anyway. It is preferably arranged in the region in the axial direction of the measuring tube, in which the electrodes are arranged.

Vorzugsweise geht das Element von einem Bereich am Innenrand des ersten Schenkels aus und endet zwischen dem ersten Schenkel und dem Meßrohr. Der Bereich, der von der Sattelspule umschlossen wird, d.h. das sich parallel zur Achse der Sattelspule erstreckende Magnetfeld, wird durch das Element praktisch nicht gestört. Das Element ist aber in der Lage, einen Teil des Magnetflusses so umzuleiten, daß sich das Magnetfeld in die Nähe der Elektroden der Elektrodenanordnung erstreckt. Man erreicht also nennenswerte Vorteile, ohne größere Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.Preferably the element goes from an area on the inner edge of the first leg off and ends between the first leg and the measuring tube. Of the Area enclosed by the saddle coil, i. that I magnetic field extending parallel to the axis of the saddle coil practically not disturbed by the element. The element is in the Able to divert a portion of the magnetic flux so that the Magnetic field in the vicinity the electrodes of the electrode assembly extends. So you reach significant benefits without major disadvantages To have to buy.

Bevorzugterweise weist das Element einen abgewinkelten Abschnitt auf, der von innen am ersten Schenkel anliegt. Innen ist dabei die Seite, die dem anderen ersten Schenkel gegenüberliegt. Innen befindet sich also im Inneren eines Umlaufs, den die Windungen der Sattelspule ausführen. Mit dem Abschnitt wird eine automatische Positionierung des Elements relativ einfach. Das Element wird einfach "bis zum Anschlag" in den Raum zwischen dem Meßrohr und der Spule, genauer gesagt dem ersten Schenkel der Spule, eingeschoben. Danach ist das Element lagerichtig angeordnet.preferably, the element has an angled section from the inside rests on the first leg. Inside is the side, the other first leg opposite. Inside, therefore, is inside a circulation, the turns run the saddle coil. The section will automatically position the element pretty easy. The element is simply "until it stops" in the space between the measuring tube and the coil, more precisely, the first leg of the coil inserted. Thereafter, the element is arranged in the correct position.

Hierbei ist der Abschnitt am Schenkel oder am Meßrohr befestigbar. Die Befestigung kann beispielsweise durch Kleben erfolgen, insbesondere durch ein doppeltklebendes Klebeband. Der Abschnitt dient dann also zur Positionierung des Elements in mehrere Richtungen. Einmal wird eine Verlagerung des Elements in Umfangsrichtung vermieden. Auch eine Verlagerung des Elements in axialer Richtung wird durch eine Klebe-Befestigung zuverlässig unterbunden.in this connection the section on the leg or on the measuring tube can be fastened. The attachment can be done for example by gluing, in particular by a double-adhesive tape. The section is then used for positioning of the element in several directions. Once there is a shift of the element in the circumferential direction avoided. Also a shift of the element in the axial direction is achieved by an adhesive attachment reliable prevented.

Bevorzugterweise ist das Element U-förmig mit zwei Armen ausgebildet und auf den ersten Schenkel von innen aufgesteckt. Das Element ist also als "Clip" ausgebildet. Ein Arm des Clips hat dabei die eigentliche magnetisch leitende Funktion, die die Richtung des Feldes ändert. Die Basis des U und der dem erstgenannten Arm gegenüberliegende Arm dienen dann im Prinzip nur zum Festhalten des Elements am ersten Schenkel der Sattelspule.preferably, the element is U-shaped with formed two arms and attached to the first leg from the inside. The element is thus designed as a "clip". One Arm of the clip has thereby the actual magnetically conductive function, which changes the direction of the field. The base of the U and the first arm opposite Arm then serve in principle only to hold the element on the first Legs of the saddle coil.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Arme aufeinander zu vorgespannt sind. Der Clip hat dann eine Federwirkung. Durch die Federwirkung der Arme wird der Clip besonders gut am ersten Schenkel der Sattelspule festgehalten.in this connection it is particularly preferred that the arms are biased towards each other. The clip then has a spring effect. Due to the spring action of the arms, the clip is particularly good on the first Leg of the saddle coil held.

Bevorzugterweise ist quer zur Durchflußrichtung der Arm zwischen dem ersten Schenkel und dem Meßrohr länger als der andere Arm. Wie oben ausgeführt, dient der andere Arm hauptsächlich dazu, das Element am ersten Schenkel der Sattelspule festzuhalten. Dies läßt sich auch durch eine geometrisch kleinere Ausbildung zuverlässig erreichen. Durch diese Ausbildung wird also Material gespart.preferably, is transverse to the flow direction the arm between the first leg and the measuring tube longer than the other arm. As stated above the other arm serves mainly to hold the element to the first leg of the saddle coil. This can be reach reliably by a geometrically smaller training. By This training is thus saved material.

Vorzugsweise erstreckt sich das Element über die Länge des ersten Schenkels in Durchflußrichtung. Damit wird über die gesamte axiale Länge der Sattelspule die gewünschte Umleitung des magnetischen Feldes in Richtung auf den Teil der Wand des Meßrohres bewirkt, in der die Elektrode angeordnet ist.Preferably the element extends over the length of the first leg in the flow direction. This is about the total axial length of Saddle coil the desired Diverting the magnetic field towards the part of the wall of the measuring tube causes, in which the electrode is arranged.

Vorzugsweise weist das Element in Durchflußrichtung zwischen seinen Enden eine Ausnehmung auf. Es hat sich herausgestellt, daß auch mit einer derartigen Ausnehmung ein zufriedenstellendes Meßergebnis erreicht wird. Das Magnetfeld sieht dann etwas anders aus. Es wird in Axialrichtung, d.h. in Durchflußrichtung, gespreizt. Dies spielt aber keine größere Rolle, da es hauptsächlich darauf ankommt, daß das Magnetfeld im Bereich der Elektrodenanordnung die gewünschte Verteilung hat.Preferably points the element in the direction of flow between its ends a recess. It turned out that too with such a recess a satisfactory measurement result is reached. The magnetic field then looks a little different. It will in the axial direction, i. in the flow direction, spread. This but does not matter much as it is mainly What matters is that the Magnetic field in the region of the electrode assembly the desired distribution Has.

Bevorzugterweise weist das Element eine wellenförmige Oberfläche auf. Es kann auch selbst gewellt sein. Mit der wellenförmigen Oberfläche ist es möglich, das Element zwischen dem ersten Schenkel der Sattelspule und dem Meßrohr zu befestigen.preferably, the element has a wavy shape surface on. It can also be wavy. With the wavy surface is it is possible the element between the first leg of the saddle coil and the measuring tube to fix.

Vorzugsweise ist das Element durch weichmagnetisches Eisen gebildet. Weichmagnetisches Eisen hat hervorragende Eigenschaften beim Leiten von Magnetfeldern.Preferably the element is formed by soft magnetic iron. Soft magnetic iron has excellent properties in conducting magnetic fields.

Alternativ dazu kann das Element durch einen magnetisch leitenden Kunststoff gebildet sein. Dies läßt sich beispielsweise dadurch realisieren, daß man einen Streifen aus einem magnetisch leitenden Kleber bildet. Hierzu wird Magnetpulver oder Eisenpulver mit Kleber gemischt und dieser Kleber wird positionsgenau zwischen dem ersten Schenkel der Sattelspule und dem Meßrohr angeordnet.alternative this can be done by a magnetically conductive plastic be formed. This can be realize, for example, by making a strip of a forms magnetically conductive adhesive. For this purpose, magnetic powder or Iron powder mixed with glue and this glue gets accurate to position arranged between the first leg of the saddle coil and the measuring tube.

Vorzugsweise ist das Element zusammen mit dem Meßrohr vergossen. Mit diesem Gießvorgang kann das Element in das Meßrohr eingebettet werden. Danach wird die Sattelspule auf dem Meßrohr angebracht, z.B. festgeklebt, und die so gebildete Kombination in ein äußeres Rohr eingeschoben. Danach erfolgt ein zweites Vergießen. Wenn die erwähnten Teile in die Gußmasse eingebettet sind und die Gußmasse ausgehärtet ist, dann sind alle Teile richtig zueinander positioniert und es besteht keine Gefahr, daß diese Positionierung durch äußere Einflüsse verändert wird.Preferably, the element is potted together with the measuring tube. With this casting process, the element can be embedded in the measuring tube. Thereafter, the saddle coil is mounted on the measuring tube, for example glued, and inserted the combination thus formed in an outer tube. Thereafter, a second potting. If the mentioned parts are embedded in the casting compound and the casting compound has hardened, then all the parts are correctly positioned relative to each other and there is no danger that this positioning will be changed by external influences.

Bevorzugterweise hat das Element eine Erstreckung quer zur Durchflußrichtung, bei der ein Meßfehler einen Minimalwert aufweist. Das Element hat, wie oben erwähnt, die Aufgabe, das Magnetfeld, das die Sattelspule erzeugt, näher an die Elektrode heranzuführen. Hierbei gibt es einen Punkt mit maximaler magnetischer Flußdichte. Dieser Punkt ist mit der Länge des Elements quer zur Durchflußrichtung, genauer gesagt in Umfangs richtung des Meßrohres oder in Tangentialrichtung des Meßrohres, verlagerbar. Je länger das Element ist, desto näher kommt der Punkt an die Elektrode, und bei einer korrekten Länge ist der Meßfehler fast aufgehoben. Die Länge des Elements bestimmt die Linearität des Meßresultats und die "beste" Länge ist somit die Länge, die den kleinsten Linearitätsfehler zur Folge hat. Wird die Länge hingegen wieder zu groß gewählt, dann ergeben sich andere Fehler. Nur ein kleiner Teil des magnetischen Flusses der ganzen Sattelspule läuft durch das Element, aber dieser kleine Teil wird von dem Element örtlich konzentriert.preferably, the element has an extension transverse to the flow direction, at the one measurement error has a minimum value. The element has, as mentioned above, the Task, the magnetic field that creates the saddle coil, closer to the Introduce the electrode. There is one point with maximum magnetic flux density. This point is with the length the element transverse to the flow direction, more precisely said in the circumferential direction of the measuring tube or in the tangential direction the measuring tube, displaced. The longer the item is the closer the point comes to the electrode, and at a correct length is the measurement error almost canceled. The length of the Elements determines the linearity the measurement result and the "best" length is thus the length, the smallest linearity error entails. Will the length on the other hand again too big, then other errors arise. Only a small part of the magnetic Flow of the whole saddle coil is running through the element, but this small part is concentrated locally by the element.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:The Invention will be described below with reference to preferred embodiments described in more detail in connection with the drawing. Herein show:

1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Funktionsprinzips eines magnetisch induktiven Durchflußmessers, 1 a schematic representation for explaining the principle of operation of a magnetic inductive flow meter,

2 einen Durchflußmesser schematisch im Teilschnitt, 2 a flow meter schematically in partial section,

3 eine Teilansicht aus 2, 3 a partial view 2 .

4 eine geänderte Ausführungsform in entsprechender Ansicht nach 3, 4 a modified embodiment in a corresponding view 3 .

5 eine dritte Ausführungsform eines magnetisch leitenden Elements, 5 a third embodiment of a magnetically conductive element,

6 eine schematisch Darstellung zur Erläuterung des Fehlerverhaltens und 6 a schematic representation for explaining the error behavior and

7 verschiedene Feldverläufe. 7 different field progressions.

1 zeigt einen magnetisch induktiven Durchflußmesser 1 mit einem Meßrohr 2, das von einem Fluid, also einem Gas oder einer Flüssigkeit, in Axialrichtung, d.h. in einer Durchflußrichtung 3, durchflossen werden kann. Auf dem Meßrohr 2 sind zwei einander gegenüberliegende Sattelspulen 4 angeordnet, die so mit Strom beaufschlagt werden, daß sie ein Magnetfeld 5 erzeugen, das durch einen Pfeil symbolisiert ist. Das Magnetfeld 5 verläuft im wesentlichen senkrecht zur Durchflußrichtung 3. Das Magnetfeld 5 ist natürlich nicht auf einer Linie konzentriert, sondern erstreckt sich im Idealfall über den gesamten Querschnitt des Meßrohres 2. 1 shows a magnetic inductive flowmeter 1 with a measuring tube 2 that of a fluid, so a gas or a liquid, in the axial direction, ie in a flow direction 3 , can be flowed through. On the measuring tube 2 are two opposite saddle coils 4 arranged to be energized so that they have a magnetic field 5 generate, which is symbolized by an arrow. The magnetic field 5 runs substantially perpendicular to the flow direction 3 , The magnetic field 5 is of course not concentrated on one line, but ideally extends over the entire cross section of the measuring tube 2 ,

Eine Elektrodenanordnung, von der eine Elektrode 6 im Meßrohr 2 dargestellt ist, ist so angeordnet, daß eine Spannung 7, die durch einen Pfeil symbolisiert ist, im wesentlichen senkrecht zum Magnetfeld 5 und im wesentlichen senkrecht zur Durchflußrichtung 3 abgenommen werden kann, wenn sich das Fluid bewegt. Die Größe der Spannung 7 ist ein Maß für die Durchflußgeschwindigkeit und damit ein Maß für den Durchfluß des Fluids durch das Meßrohr 2.An electrode assembly, of which one electrode 6 in the measuring tube 2 is shown is arranged so that a voltage 7 , which is symbolized by an arrow, substantially perpendicular to the magnetic field 5 and substantially perpendicular to the flow direction 3 can be removed when the fluid moves. The size of the tension 7 is a measure of the flow rate and thus a measure of the flow of fluid through the measuring tube 2 ,

Die Sattelspulen 4 sind in der Draufsicht (also in einer Ansicht aus einer Richtung parallel zum Magnetfeld 5) im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet. Hierbei gibt es zwei erste Schenkel 8, die parallel zur Durchflußrichtung 3 verlaufen, und zwei zweite Schenkel 9, die an die Krümmung des Meßrohrs 2 angepaßt sind. Dadurch ist es möglich, die Sattelspulen 4 relativ dicht an das Meßrohr 2 anzunähern und trotzdem ein Magnetfeld zu erzeugen. Ein Polschuh oder ein Joch ist hierzu jedoch nicht erforderlich. Die ersten und die zweiten Schenkel können geradlinig verlaufen oder mehrere geradlinig verlaufende Abschnitte aufweisen, die gegenseitig Winkel einschließen.The saddle coils 4 are in plan view (ie in a view from one direction parallel to the magnetic field 5 ) is formed substantially rectangular. There are two first legs 8th parallel to the flow direction 3 run, and two second legs 9 attached to the curvature of the measuring tube 2 are adapted. This makes it possible for the saddle coils 4 relatively close to the measuring tube 2 approach and still create a magnetic field. However, a pole piece or a yoke is not required for this purpose. The first and second legs may be rectilinear or may include a plurality of rectilinear portions that mutually enclose angles.

2 zeigt nun wesentliche Teile des Durchflußmessers 1 in einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung. Die Darstellung der 2 zeigt einen Schnitt in der Ebene, in der die Elektroden 6 angeordnet sind. 2 now shows essential parts of the flow meter 1 in an enlarged detail view. The presentation of the 2 shows a section in the plane in which the electrodes 6 are arranged.

Die Elektroden 6 sind von einem schematisch dargestellten Anschlußgehäuse 10 umgeben. Dieses Anschlußgehäuse 10 verhindert, daß sich die ersten Schenkel 8 der Sattelspulen 4 der Elektrode 6 nähern können, d.h. es verbleibt ein deutlicher Abstand zwischen den ersten Schenkeln 8 der Sattelspule 4 und der Elektrode 6. Dies hat zur Folge, daß sich ein Magnetfeld ausbildet, das sich zur Elektrode 6 hin stark abschwächt. Um dies zu verdeutlichen, ist eine Feldlinie 11 dieses Magnetfelds gestrichelt eingezeichnet. Diese Feldlinie 11 hat einen relativ großen Abstand zur Elektrode 6.The electrodes 6 are of a junction box shown schematically 10 surround. This connection housing 10 prevents the first legs 8th the saddle coils 4 the electrode 6 can approach, ie there is a significant distance between the first legs 8th the saddle coil 4 and the electrode 6 , This has the consequence that forms a magnetic field, which is the electrode 6 strongly weakens. To illustrate this, is a field line 11 This magnetic field is shown in dashed lines. This field line 11 has a relatively large distance to the electrode 6 ,

Um dieses Problem zu beseitigen, ist ein magnetisch leitendes Element 12 in einen Spalt 13 zwischen dem ersten Schenkel 8 der Sattelspule 4 und dem Meßrohr 2 eingefügt worden. Dieses Element 12 hat eine Länge L in Umfangsrichtung oder quer zur Durchflußrichtung 3, d.h. es geht vom Innenrand 14 des ersten Schenkels 8 aus und erstreckt sich über die Länge L unter dem ersten Schen kel 8 hindurch und endet zwischen dem ersten Schenkel 8 und dem Meßrohr.To eliminate this problem is a magnetically conductive element 12 in a gap 13 between the first leg 8th the saddle coil 4 and the measuring tube 2 been inserted. This element 12 has a length L in the circumferential direction or transverse to the flow direction 3 ie it goes from the inner edge 14 of the first thigh 8th from and extends over the length L under the first's angle 8th through and ends between the first leg 8th and the measuring tube.

Das magnetisch leitfähige Element 12 verändert nun das Magnetfeld so, daß es näher an die Elektrode 6 heranrückt. Hierzu ist eine Feldlinie 15 dargestellt, an der das Magnetfeld die gleiche Feldstärke hat wie ohne das Element 12 an der zuvor diskutierten Feldlinie 11. Ein Schnittpunkt P der Feldlinie 15 mit dem Meßrohr 2 wird weiter in Richtung auf die Elektrode 6 verschoben. Das Meßsignal steigt dann, wie erwünscht, an. Durch eine geeignete Länge L, d.h. die Erstreckung des Elements in Umfangs- oder Tangentialrichtung des Meßrohres 2, läßt sich ein Punkt P mit maximalem magnetischen Fluß finden. Dieser Punkt ist mit der Länge L des Elements 12 bewegbar. Je länger die Länge L ist, desto näher kommt der Punkt P an die Elektrode 6.The magnetically conductive element 12 Now change the magnetic field so that it is closer to the electrode 6 draws near. This is a field line 15 shown where the magnetic field has the same field strength as without the element 12 at the previously discussed field line 11 , An intersection P of the field line 15 with the measuring tube 2 will continue towards the electrode 6 postponed. The measurement signal then increases as desired. By a suitable length L, ie the extension of the element in the circumferential or tangential direction of the measuring tube 2 , a point P with maximum magnetic flux can be found. This point is with the length L of the element 12 movable. The longer the length L, the closer the point P comes to the electrode 6 ,

Nur ein kleiner Teil des magnetischen Flusses einer ganzen Sattelspule 4 läuft durch das Element 12, aber dieser Teil des magnetischen Flusses wird von dem Element örtlich konzentriert. Im Gegensatz hierzu wird im Stand der Technik bei Verwendung eines Polschuhs oder Jochs der gesamte Fluß durch den Polschuh geleitet.Only a small part of the magnetic flux of a whole saddle coil 4 runs through the element 12 but this part of the magnetic flux is locally concentrated by the element. In contrast, in the prior art, when using a pole piece or yoke, the entire flux is passed through the pole piece.

Das Meßrohr 2 ist aus einem magnetisch nicht leitenden Material, beispielsweise einem Kunststoff, gebildet. Das Magnetfeld schließt sich durch ein äußeres Rohr 16, das das Meßrohr 2 und die Sattelspulen 4 sowie das Anschlußgehäuse 10 der Elektroden 6 umgibt. Dieses Rohr 16 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in 1 nicht dargestellt. Es ist aus einem magnetisch leitenden Material gebildet, beispielsweise aus Weicheisen.The measuring tube 2 is made of a magnetically non-conductive material, such as a plastic. The magnetic field is closed by an outer tube 16 that the measuring tube 2 and the saddle coils 4 as well as the connection housing 10 the electrodes 6 surrounds. This pipe 16 is in for clarity 1 not shown. It is formed of a magnetically conductive material, such as soft iron.

In den 3 bis 5 sind nun verschiedene Möglichkeiten gezeigt, wie das Element 12 ausgebildet sein kann. Gleiche und einander entsprechende Teile wie in 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das äußere Rohr 16 ist weggelassen.In the 3 to 5 Now different possibilities are shown, like the element 12 can be trained. Same and corresponding parts as in 2 are provided with the same reference numerals. The outer tube 16 is omitted.

In 3 hat das Element 12 einen abgewinkelten Abschnitt 17 mit einer Breite D. Dieser Abschnitt 17 hat praktisch keine magnetische Funktion. Er dient lediglich dazu, daß das Element 12 am ersten Schenkel 8 festgelegt werden kann und zwar an seiner Innenseite 14. Die Innenseite 14 ist, wie aus 1 zu erkennen ist, die Seite des ersten Schenkels 8, die von der Sattelspule 4 umgeben ist, also dem anderen ersten Schenkel 8, der in 1 nicht zu erkennen ist, gegenüberliegt.In 3 has the element 12 an angled section 17 with a width D. This section 17 has virtually no magnetic function. He only serves to the element 12 on the first leg 8th can be set and that on its inside 14 , The inside 14 is how out 1 it can be seen, the side of the first leg 8th coming from the saddle coil 4 is surrounded, so the other first leg 8th who in 1 is not apparent, is opposite.

Man kann den Abschnitt 17 einfach an dem ersten Schenkel 8 der Sattelspule zur Anlage bringen. Man kann aber auch einen Kleber 18 vorsehen, der zwischen dem Abschnitt 17 und dem ersten Schenkel 8 angebracht wird und den ersten Abschnitt 17 am ersten Schenkel 8 festklebt. Der Kleber 18 kann beispielsweise in der Form eines doppeltklebenden Klebestreifens ausgebildet sein. Alternativ kann der Kleber zwischen dem Meßrohr 2 und dem Element 12 bzw. zwischen dem Element 12 und dem Schenkel 8 angebracht werden.You can see the section 17 just on the first leg 8th bring the saddle coil to the plant. But you can also use an adhesive 18 Provide that between the section 17 and the first leg 8th is attached and the first section 17 on the first leg 8th sticks. The glue 18 For example, it may be in the form of a double-glued adhesive strip. Alternatively, the adhesive between the measuring tube 2 and the element 12 or between the element 12 and the thigh 8th be attached.

In Durchflußrichtung erstreckt sich das Element 12 vorzugsweise über die gesamte axiale Länge des ersten Schenkels 8, d.h. über die Länge zwischen den beiden zweiten Schenkeln 9.In the flow direction, the element extends 12 preferably over the entire axial length of the first leg 8th ie over the length between the two second legs 9 ,

4 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Element 12a als Clip ausgebildet ist. Es ist zu diesem Zweck U-förmig ausgebildet mit dem Abschnitt 17 als Basis und zwei Armen 19, 20, wobei der dem Meßrohr 2 benachbarte Arm 20 länger ist als der Arm 19 auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Schenkels 8. Der Arm 19 hat ebenfalls praktisch keine magnetische Funktion. Er dient lediglich dazu, das Element 12 durch Klemmwirkung auf dem ersten Schenkel 8 der Sattelspule 4 festzuhalten. Hierzu ist das Element 12 vorgespannt, d.h. der Arm 19 schließt mit dem Abschnitt 17 einen Winkel α ein, der etwas kleiner ist als der Winkel an der entsprechenden Kante des ersten Schenkels 8. In gleicher Weise schließt der Arm 20 mit dem Abschnitt 17 einen Winkel α' ein, der ebenfalls etwas kleiner ist, als dies durch die Geometrie des Schenkels 8 vorgegeben ist. Dadurch wird eine Eigenspannung erzeugt, die das Element 12 sicher auf dem ersten Schenkel 8 hält. 4 shows an embodiment in which the element 12a is designed as a clip. It is for this purpose U-shaped with the section 17 as a base and two arms 19 . 20 , Wherein the measuring tube 2 adjacent arm 20 is longer than the arm 19 on the opposite side of the first leg 8th , The arm 19 also has virtually no magnetic function. It serves only to the element 12 by clamping action on the first leg 8th the saddle coil 4 hold. This is the element 12 biased, ie the arm 19 concludes with the section 17 an angle α, which is slightly smaller than the angle at the corresponding edge of the first leg 8th , The arm closes in the same way 20 with the section 17 an angle α ', which is also slightly smaller than by the geometry of the leg 8th is predetermined. As a result, an internal stress is generated, which is the element 12 sure on the first thigh 8th holds.

Das Element 12 wird also als Clip mit einer kleinen Kraft auf den ersten Schenkel 8 aufgeschoben. Man kann später den Raum zwischen dem äußeren Rohr 16 und dem Meßrohr 2 mit einer Gußmasse ausfüllen, so daß die Sattelspulen 4, die Elemente 12 und die Leitungen sowie das Anschlußgehäuse 10 und die Elektrode 6 mechanisch befestigt sind.The element 12 So, as a clip with a small force on the first leg 8th postponed. You can later find the space between the outer tube 16 and the measuring tube 2 fill with a casting compound, so that the saddle coils 4 , the Elements 12 and the cables and the connector housing 10 and the electrode 6 mechanically fastened.

Das Element 12 muß nicht in mechanischem Kontakt mit der Sattelspule 4 stehen. Es genügt, wenn er zwischen der Sattelspule 4 und dem Meßrohr 2 angebracht ist.The element 12 does not have to be in mechanical contact with the saddle coil 4 stand. It is enough if he is between the saddle coil 4 and the measuring tube 2 is appropriate.

Selbstverständlich sind derartige Elemente 12 zwischen allen vier ersten Schenkeln 8 der beiden Sattelspulen 4 und dem Meßrohr 2 angeordnet.Of course, such elements 12 between all four first thighs 8th the two saddle coils 4 and the measuring tube 2 arranged.

Eine nicht näher dargestellte Variante besteht darin, daß das Element aus einem Streifen aus magnetisch leitendem Kleber oder Kunststoff gebildet ist. Hierzu wird beispielsweise Magnetpulver oder Weicheisenpulver mit einem Klebstoff gemischt und dieser Klebstoff wird positionsgenau zwischen dem ersten Schenkel 8 und dem Meßrohr 2 angebracht.A variant not shown is that the element is formed from a strip of magnetically conductive adhesive or plastic. For this example, magnetic powder or soft iron powder is mixed with an adhesive and this adhesive is exactly positioned between the first leg 8th and the measuring tube 2 appropriate.

Vorzugsweise ist jedoch das Element 12 aus weichmagnetischem Eisen. Weichmagnetisches Eisen leitet ein Magnetfeld, wie dies an sich bekannt ist.Preferably, however, is the element 12 made of soft magnetic iron. Soft magnetic iron conducts a magnetic field, as is known in the art.

5 zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei der ein Element 12, das ansonsten im wesentlichen dem der 4 entspricht, eine Ausnehmung 21 zwischen seinen in Durchflußrichtung 3 liegenden Enden 22, 23 aufweist. Dadurch entstehen magnetisch leitende Streifen 24, 25, die das Magnetfeld zu einem Verteilerstreifen 26 führen. Mit dieser Ausgestaltung wird ein Magnetfeld erzeugt, das etwas um den Punkt P gespreizt ist. 5 shows a further embodiment in which an element 12 , which is otherwise essentially the one of 4 corresponds to a recess 21 between his in the flow direction 3 lying ends 22 . 23 having. This creates magnetically conductive strips 24 . 25 that transforms the magnetic field into a distribution strip 26 to lead. With this embodiment, a magnetic field is generated which is slightly spread around the point P.

In nicht näher dargestellter Weise kann auch vorgesehen sein, daß die Oberfläche des Elements 12 gewellt ist oder das Element 12 selbst gewellt ist. Die Struktur könnte beispielsweise sinusförmig sein.In a manner not shown may also be provided that the surface of the element 12 is wavy or the element 12 itself is curled. For example, the structure could be sinusoidal.

6 zeigt schematisch die Auswirkungen des Elements 12. Eine Kurve 27 stellt einen relativen Fehler X über den Durchfluß F dar. Es ist zu erkennen, daß bei klei nen Durchflußraten der Meßfehler stark ansteigt. Mit anderen Worten entsteht aufgrund eines zu geringen Magnetfelds im Bereich der Elektroden 6 ein geringes Meßsignal und ein erhöhtes Signal/Rausch-Verhältnis. 6 shows schematically the effects of the element 12 , A curve 27 represents a relative error X over the flow F. It can be seen that at small NEN flow rates, the measurement error increases sharply. In other words, due to a too small magnetic field in the area of the electrodes 6 a low measurement signal and an increased signal-to-noise ratio.

Eine Kurve 28 stellt den Fehlerverlauf für ein Element 12 mit optimaler Länge L dar. Es ist zu erkennen, daß der Fehler auch bei kleinen Durchflußraten relativ klein bleibt.A curve 28 represents the error history for an element 12 with optimum length L. It can be seen that the error remains relatively small even at low flow rates.

Eine Kurve 29 stellt die Situation dar, bei der zwar ein Element 12 verwendet wird, die Länge L dieses Elements aber zu groß ist. Der Fehler bleibt zwar kleiner als ohne Element 12. Wenn die Länge L zu groß ist, ist das Meßergebnis aber nicht optimal.A curve 29 represents the situation where an element 12 is used, but the length L of this element is too large. The error remains smaller than without an element 12 , If the length L is too large, the measurement result is not optimal.

In 7 sind die Auswirkungen des Elements 12 erkennbar. Die drei Teilfiguren zeigen die magnetischen Feldlinien, also die Linien gleichen magnetischen Flusses, für unterschiedliche Ausgestaltungen. In 7a ist das magnetische Feld dargestellt, wenn kein Element 12 vorhanden ist. Es ist erkennbar, daß die Feldliniendichte auf der Innenseite des Meßrohres 2 an der Unterkante der 7a nicht allzu groß ist, jedenfalls kleiner als im Innern des Meßrohrs (bezogen auf die Darstellung der 7a: weiter nach rechts).In 7 the effects of element 12 can be seen. The three sub-figures show the magnetic field lines, ie the lines of the same magnetic flux, for different configurations. In 7a the magnetic field is shown when no element 12 is available. It can be seen that the field line density on the inside of the measuring tube 2 at the lower edge of the 7a not too big, at least smaller than in the interior of the measuring tube (based on the representation of 7a : to the right).

7b zeigt ein entsprechendes Feldlinienbild mit einem Element 12. Es ist zu erkennen, daß die Feldliniendichte in dem Bereich auf der Innenseite des Meßrohres 2 stark zugenommen hat. 7b shows a corresponding field line image with an element 12 , It can be seen that the field line density in the area on the inside of the measuring tube 2 has increased sharply.

Noch deutlicher wird die Situation, wenn ein Element 12 mit einem Abschnitt 17 verwendet wird. Die Feldliniendichte ist nun in dem Bereich an der Innenseite des Meßrohres 2 unterhalb des ersten Schenkels 8 größer geworden. Dies ist in 7c dargestellt.The situation becomes even clearer when an element 12 with a section 17 is used. The field line density is now in the area on the inside of the measuring tube 2 below the first thigh 8th got bigger. This is in 7c shown.

Claims

A magneto-inductive flowmeter having a measuring tube, an electrode arrangement having electrodes arranged on opposite sides of the measuring tube transversely to a flow direction through the measuring tube, and a coil arrangement having at least one saddle coil whose axis is transverse to the flow direction and transverse to the electrode arrangement and the four Leg has, of which two first legs parallel to the flow direction and two second legs in the circumferential direction of the measuring tube , characterized in that between each first leg ( 8th ) and the measuring tube ( 2 ) each have a magnetically conductive element ( 12 ), which receives a first part of the magnetic flux, wherein a second part of the magnetic flux from one of the saddle coil ( 4 ) surrounded area at the element ( 12 ) passes by.

Flow meter according to claim 1, characterized in that the element ( 12 ) from an area on the inner edge ( 14 ) of the first leg ( 8th ) and between the first leg ( 8th ) and the measuring tube ( 2 ) ends.

Flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that the element ( 12 ) an angled section ( 17 ), which from the inside at the first leg ( 8th ) is present.

Flow meter according to claim 3, characterized in that the section ( 17 ) on the thigh ( 8th ) or on the measuring tube ( 2 ) is attachable.

Flow meter according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the element ( 12 ) U-shaped with two arms ( 19 . 20 ) and on the first leg ( 8th ) is attached from the inside.

Flowmeter according to claim 5, characterized in that the arms ( 19 . 20 ) are biased towards each other.

Flowmeter according to claim 5 or 6, characterized in that transversely to the flow direction ( 3 ) the arm ( 20 ) between the first leg ( 8th ) and the measuring tube ( 2 ) longer than the other arm ( 19 ).

Flow meter according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the element ( 12 ) over the length of the first leg ( 8th ) in the flow direction ( 3 ).

Flow meter according to one of claims 1 to 8, characterized in that the element ( 12 ) in the flow direction ( 3 ) between its ends ( 22 . 23 ) a recess ( 21 ) having.

Flowmeter according to one of claims 1 to 9, characterized in that the element ( 12 ) has a wave-shaped surface.

Flow meter according to one of claims 1 to 10, characterized in that the element ( 12 ) is formed by soft magnetic iron.

Flow meter according to one of claims 1 to 10, characterized in that the element ( 12 ) is formed by a magnetically conductive plastic.

Flow meter according to one of claims 1 to 12, characterized in that the element ( 12 ) together with the measuring tube ( 2 ) is shed.

Flow meter according to one of claims 1 to 13, characterized in that the element ( 12 ) an extension transverse to the flow direction ( 3 ), in which a measurement error has a minimum value.